高中化學(xué)《第四章 第一節(jié) 開(kāi)發(fā)利用金屬礦物和海水資源》課件 新人教版必修2

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1、第一節(jié)開(kāi)發(fā)利用金屬礦物和海水資源第一節(jié)開(kāi)發(fā)利用金屬礦物和海水資源情情 景景 導(dǎo)導(dǎo) 入入第一節(jié)開(kāi)發(fā)利用金屬礦物和海水資源第一節(jié)開(kāi)發(fā)利用金屬礦物和海水資源課課 標(biāo)標(biāo) 點(diǎn)點(diǎn) 擊擊預(yù)預(yù) 習(xí)習(xí) 導(dǎo)導(dǎo) 學(xué)學(xué)典典 例例 精精 析析課 堂 導(dǎo) 練 海洋是人類(lèi)可持續(xù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。浩瀚的海洋中，蘊(yùn)藏著極其豐富的礦物資源、生物資源和藥物資源，其經(jīng)濟(jì)價(jià)值可觀，開(kāi)發(fā)前景十分誘人。 海底石油儲(chǔ)藏量約1 350億噸，天然氣約140萬(wàn)億立方米，約占世界油氣總量的45%；海水中溶解有80多種化學(xué)元素，被譽(yù)為“液體礦山”。海水中可提取鎂、鉀、鈾、鍶等各類(lèi)礦物達(dá)5億億噸；在生物資源方面，海洋中存活著20萬(wàn)種生物；除石油、天然氣外

2、，海洋蘊(yùn)藏著巨大的動(dòng)力能源。另外，海水中含有200萬(wàn)億噸重水，其中所含的氘是受控核聚變的寶貴原料，核聚變能是被廣泛看好的21世紀(jì)全球電力的一個(gè)重要來(lái)源。 開(kāi)發(fā)金屬礦物資源的一般原理是什么？開(kāi)發(fā)海水資源對(duì)人類(lèi)社會(huì)的發(fā)展有哪些重要意義呢？1了解金屬冶煉的化學(xué)反應(yīng)原理和基本方法。2了解海水資源及其開(kāi)發(fā)利用的主要方法。3掌握從海水中提取溴和碘的化學(xué)反應(yīng)原理和實(shí)驗(yàn)方法。4認(rèn)識(shí)開(kāi)發(fā)利用金屬礦物和海水資源所帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題和預(yù)防措施。認(rèn)識(shí)化學(xué)在自然資源的合理開(kāi)發(fā)與綜合利用方面的重要價(jià)值，培養(yǎng)環(huán)保意識(shí)和節(jié)約意識(shí)。金屬礦物的開(kāi)發(fā)和利用金屬礦物的開(kāi)發(fā)和利用 1金屬在自然界的存在形態(tài) 2金屬冶煉的原理金屬的冶煉是利用

3、_原理，在一定條件下，使金屬離子_電子被_成金屬原子，聚集成為金屬單質(zhì)。Mnne=M1游離態(tài)化合態(tài)2氧化還原反應(yīng)得到還原3冶煉方法(1)熱分解法：適用于_金屬。寫(xiě)出冶煉汞和銀的化學(xué)反應(yīng)方程式：_；_。(2)熱還原法：適用于 _金屬。寫(xiě)出工業(yè)煉鐵的化學(xué)反應(yīng)方程式：_。(3)電解法：適用于_的金屬。寫(xiě)出冶煉鈉、鎂和鋁的化學(xué)反應(yīng)方程式：_、_、_。3(1)金屬活動(dòng)性順序中Hg及其以后的2HgO 2HgO22Ag2O 4AgO2 (2)金屬活動(dòng)性順序中Zn、Cu之間的Fe2O33CO 2Fe3CO2(3)金屬活動(dòng)性順序中Al及其以前2NaCl(熔融) 2NaCl2MgCl2(熔融) MgCl22Al2

4、O3(熔融) 4Al3O2= = 4常見(jiàn)的還原劑大部分金屬的冶煉都是在高溫下發(fā)生的氧化還原反應(yīng)，常用的還原劑有_、_、_等。一些活潑金屬也可作還原劑，將相對(duì)不活潑的金屬?gòu)钠浠衔镏兄脫Q出來(lái)。如2AlFe2O3 2FeAl2O35合理開(kāi)發(fā)金屬礦物資源地球上金屬礦物資源是有限的，必須合理開(kāi)發(fā)和利用這些礦物資源，主要途徑有提高金屬礦物的_，減少金屬的_，加強(qiáng)金屬資源的_和_，使用其他材料代替金屬材料等。4焦炭COH25利用率使用量回收再利用綜合拓展綜合拓展一、金屬活動(dòng)性順序表、金屬的性質(zhì)、金屬的冶煉 金屬活動(dòng)性順序K Ca NaMg Al ZnFe Sn PbCu Hg AgPt Au金屬原子失去電

5、子的能力強(qiáng) 弱金屬離子結(jié)合電子的能力弱 強(qiáng)跟氧的作用常溫易被氧化常溫能被氧化在常溫、干燥的空氣中不易被氧化加熱時(shí)能被氧化不能被氧化跟水的作用常溫時(shí)能置換水中的氫在加熱或跟水蒸氣反應(yīng)時(shí)能置換水中的氫不能置換水中的氫金屬活動(dòng)性順序K Ca NaMg Al ZnFe Sn PbCu Hg AgPt Au跟酸作用能把氫從酸(如鹽酸或稀硫酸)中置換出來(lái)能跟氧化性酸(如硝酸、濃硫酸)作用只跟王水作用跟鹽作用位于金屬活動(dòng)性順序表中前面的金屬(K、Ca、Na等除外)能把后面的金屬?gòu)钠潲}溶液中置換出來(lái)主要冶煉方法電解法熱還原法熱分解法金屬活動(dòng)性順序K、Ca、Na、Mg、AlZn、Fe、Sn、PbHCuHg、Ag

6、二、鋁熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn)探究二、鋁熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn)探究 實(shí)驗(yàn)裝置及操作把兩張圓形濾紙分別折疊成漏斗狀，套在一起，使四周都有四層。把內(nèi)層濾紙取出，在底部剪一個(gè)孔后用水潤(rùn)濕，再套回原處，架在鐵圈上，下面放置一盛沙的蒸發(fā)皿。把5 g干燥的氧化鐵粉末和2 g鋁粉混合均勻，放在紙漏斗中，在混合物上面加少量氯酸鉀固體，并在混合物中間插一根用砂紙打磨過(guò)的鎂條，用燃著的小木條點(diǎn)燃鎂條實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象鎂條劇烈燃燒，放出一定的熱，使氧化鐵粉末和鋁粉在較高溫度下發(fā)生劇烈的反應(yīng)。反應(yīng)放出大量的熱，并發(fā)出耀眼的白光。紙漏斗的下部被燒穿，有熔融物落入沙中。待熔融物冷卻后，除去外層熔渣，仔細(xì)觀察，可以發(fā)現(xiàn)落下的是鐵珠原因分析鎂條燃燒，放出一定的

7、熱，KClO3作為引燃劑在受熱狀態(tài)下發(fā)生分解，使氧化鐵粉末和鋁粉在較高溫度下發(fā)生劇烈的反應(yīng)：2AlFe2O3 2FeAl2O3，該反應(yīng)放出大量的熱，發(fā)出耀眼的白光，生成的鐵在高溫下呈熔融狀態(tài)特別關(guān)注：鋁熱反應(yīng)的注意事項(xiàng)(1)鋁熱反應(yīng)是指鋁熱劑在高溫下發(fā)生劇烈反應(yīng)并放出大量熱的化學(xué)反應(yīng)，其中鎂條為引燃物質(zhì)，氯酸鉀為助燃物質(zhì)。(2)鋁熱反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是用較活潑的鋁，把活動(dòng)性相對(duì)較弱的金屬?gòu)钠溲趸镏羞€原出來(lái)。(3)反應(yīng)特點(diǎn)是在高溫下進(jìn)行，反應(yīng)迅速并放出大量的熱，新生成的金屬單質(zhì)呈液態(tài)且易與Al2O3分離。(4)鋁熱劑是指鋁粉和某些金屬氧化物(Fe3O4、Cr2O3、V2O5等)組成的混合物。(5)在冶

8、金工業(yè)上常用這一原理制取熔點(diǎn)較高的金屬，如V、Cr、Mn等；另外該反應(yīng)原理也可以應(yīng)用在生產(chǎn)上，如焊接鋼軌等。1有關(guān)金屬的冶煉原理，下列說(shuō)法正確的是()A肯定發(fā)生的是置換反應(yīng)B肯定發(fā)生的是分解反應(yīng)C肯定發(fā)生的是氧化還原反應(yīng)D只能用金屬作還原劑冶煉金屬解析：金屬冶煉的實(shí)質(zhì)是將化合態(tài)的金屬轉(zhuǎn)化為游離態(tài)的金屬，肯定發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，但不一定是分解反應(yīng)或置換反應(yīng)，用作還原劑的不一定為金屬。答案：C嘗試應(yīng)用嘗試應(yīng)用2下列各種冶煉方法中，可制得相應(yīng)金屬的是()A加熱氧化鋁B高溫煅燒碳酸鈣C電解熔融的氯化鈉D氯化鈉與鋁粉高溫共熱 解析：由于Al2O3的熔點(diǎn)很高，加熱Al2O3難以分解，因此加熱時(shí)得不到其單質(zhì)

9、；高溫煅燒CaCO3發(fā)生分解：CaCO3 CaOCO2；C項(xiàng)中電解熔融的氯化鈉時(shí)：2NaCl(熔融) 2NaCl2，可得到金屬鈉；由于鈉的活潑性比鋁強(qiáng)，因此鋁粉不能置換出NaCl中的鈉。答案：C海水資源的開(kāi)發(fā)利用海水資源的開(kāi)發(fā)利用 1海水的淡化(1)海水淡化的主要方法：_法、_法、_法。(2)海水的蒸餾1(1)蒸餾電滲析離子交換(2)燒瓶碎瓷片冷凝器錐形瓶2直接利用海水進(jìn)行_。3海水制鹽(1)方法把海水引到鹽灘上，利用_和_使水分蒸發(fā)，得到食鹽。(2)食鹽的用途2循環(huán)冷卻3(1)日光風(fēng)力有關(guān)反應(yīng)的方程式：a_b2NaCl2H2O 2NaOHCl2H2c_d_4海水提溴在預(yù)先經(jīng)過(guò)酸化的濃縮海水中

10、，用氯氣氧化溴離子使之成為單質(zhì)溴，反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)。(2)a.2NaCl NaCl2cH2Cl2 2HCldCl22NaOH=NaClNaClOH2O4Cl22Br=Br22Cl綜合拓展綜合拓展一、海水蒸餾實(shí)驗(yàn)1海水蒸餾實(shí)驗(yàn)的操作步驟連接裝置 檢查裝置氣密性 向燒瓶中加入海水和碎瓷片 接通冷卻水 給燒瓶加熱 收集蒸餾水 停止對(duì)燒瓶加熱 待冷卻至室溫后停止通入冷卻水 整理儀器。2海水蒸餾實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)(1)燒瓶加熱時(shí)，一定要墊石棉網(wǎng)，防止燒瓶炸裂。(2)燒瓶中的海水量不能超過(guò)燒瓶容量的2/3。(3)冷凝管內(nèi)的冷卻水要從下口入、上口出，這樣冷卻的效果最好。(4)加入碎瓷片的目的是防止液體暴沸。

11、(5)實(shí)驗(yàn)前認(rèn)真檢查裝置的氣密性。(6)當(dāng)燒瓶中有少量液體時(shí)，停止加熱。(7)實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，應(yīng)先停止加熱，后停止通入冷卻水。二、海水中碘的提取海水中碘的總儲(chǔ)量很大，但由于其濃度很低，因此，目前工業(yè)生產(chǎn)中并不是直接由海水提取碘。海洋中的某些植物具有富集碘的能力，如海帶等。從海產(chǎn)品中提取碘是工業(yè)上獲取碘的一種途徑。從海帶中提取碘的流程圖如下：主要反應(yīng)：2ICl2 I22Cl。三、海水提溴1流程2有關(guān)反應(yīng)的離子方程式2BrCl2 2ClBr2SO2Br22H2O 4H2Br 特別關(guān)注：(1)利用空氣吹出法從海水中提溴，主要是利用Br2沸點(diǎn)低、易揮發(fā)、能被熱空氣和H2O(g)以溴蒸氣形式吹入吸收塔。(2

12、)從苦鹵或吸收液中得到Br2，均用Cl2作氧化劑把Br氧化為溴單質(zhì)。2-4SO嘗試應(yīng)用嘗試應(yīng)用3歷史上最久的海水淡化方法是()A蒸餾法B電滲析法C離子交換法 D過(guò)濾法解析：蒸餾法是海水淡化方法中最簡(jiǎn)單、最古老的方法。答案：A4從海水中提取下列物質(zhì)，可以不涉及化學(xué)變化的是()AMgBNaClCBr2DK解析：元素大多以化合態(tài)存在于海水中，制備單質(zhì)需要用氧化還原方法得到金屬或非金屬單質(zhì)。所以Mg、Br2、K需用化學(xué)反應(yīng)制得，制NaCl是從海水(溶液)提取溶質(zhì)，用的是蒸發(fā)結(jié)晶的物理方法。答案：B一、金屬冶煉原理 冶煉金屬一般有以下四種方法：焦炭法；水煤氣法(或氫氣、一氧化碳法)；活潑金屬置換法；電解

13、法。古代有：()火燒孔雀石煉銅Cu2(OH)2CO3；()濕法煉銅?，F(xiàn)代有：()鋁熱法煉鉻；()從光鹵石(KClMgCl26H2O)中煉鎂。下列對(duì)應(yīng)關(guān)系不正確的是()A() B() C() D()解析：解題時(shí)除了考慮金屬的活動(dòng)性外，還要注意題給信息中的關(guān)鍵點(diǎn)，如“火燒”暗示加熱，“濕法”暗示在溶液中，“鋁熱”暗示與其他活潑金屬共熱等。本題難點(diǎn)是涉及一些化學(xué)史的知識(shí)。()火燒孔雀石煉銅是用樹(shù)木煅燒孔雀石，孔雀石分解后產(chǎn)生CuO，樹(shù)木變成焦炭后還原CuO得到Cu。Cu2(OH)2CO3 2CuOH2OCO2，2CuOC 2CuCO2，符合。()濕法煉銅是我國(guó)西漢時(shí)期用鐵從銅的化合物溶液中置換出銅。

14、FeCu2 Fe2Cu，符合。()鋁熱法煉鉻是2AlCr2O3 2CrAl2O3，符合。()從光鹵石中煉鎂是先從光鹵石中得到MgCl2，再電解熔融的MgCl2，得到Mg。MgCl2(熔融) MgCl2，符合。答案：B= 名師點(diǎn)睛：有關(guān)金屬的冶煉要跟金屬活動(dòng)性順序表結(jié)合起來(lái)掌握：金屬活動(dòng)性順序表中KAl之間的活潑金屬多用電解法制取其金屬單質(zhì)；MnCu之間的中等活潑金屬常用普通還原劑(如C、CO、H2等)還原法；Hg、Ag等不活潑金屬常用熱分解其化合物的方法制?。籔t、Au等金屬在自然界中主要以單質(zhì)形式存在，可用物理方法分離得到。變式應(yīng)用變式應(yīng)用1下列金屬冶煉的反應(yīng)原理，錯(cuò)誤的是()A2NaCl(

15、熔融) 2NaCl2BMgOH2 MgH2OCFe2O33CO 2Fe3CO2D2HgO 2HgO2= = 解析：鎂的還原性比氫氣強(qiáng)，故B不正確。答案：B二、海水資源的綜合利用 海洋植物如海帶、海藻中含有豐富的碘元素，碘元素以碘離子的形式存在，實(shí)驗(yàn)室從海藻中提取碘的流程如下：(1)指出從海藻中提取I2的實(shí)驗(yàn)操作名稱(chēng)：_，_。反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)。(2)提取碘的過(guò)程中，可供選擇的有機(jī)溶劑是_。A甲苯、酒精 B四氯化碳、苯C汽油、乙酸 D汽油、甘油(3)為使含碘的水溶液轉(zhuǎn)化為含碘的有機(jī)溶液，實(shí)驗(yàn)室里有燒杯、玻璃棒等儀器，尚缺少的主要玻璃儀器是_。(4)從含碘的有機(jī)溶液中提取碘，還要經(jīng)過(guò)蒸餾，指出下

16、列蒸餾裝置(如圖所示)中的錯(cuò)誤之處：_。(5)進(jìn)行蒸餾操作時(shí)，使用水浴加熱的原因是_，最后晶態(tài)碘在_中。解析：本題考查I2的性質(zhì)及分離物質(zhì)的方法：過(guò)濾、萃取、分液、蒸餾等。(1)為了從懸濁液中分離出I，應(yīng)用過(guò)濾；從I2的水溶液中把I2提取出來(lái)，應(yīng)用萃取。(2)A中酒精、C中乙酸、D中甘油都是易溶于水的物質(zhì)，所以不能用于萃取碘。(3)萃取分液所必需的儀器是分液漏斗。(4)蒸餾裝置的三點(diǎn)錯(cuò)誤：沒(méi)有用石棉網(wǎng)；溫度計(jì)插入液面以下；冷凝管進(jìn)、出水方向顛倒。(5)根據(jù)(2)B選項(xiàng)中的兩種萃取劑的沸點(diǎn)數(shù)據(jù)：苯80、四氯化碳77，用水浴加熱即可使之沸騰，而避免高溫下I2的升華。最后I2留在燒瓶中。答案：(1)

17、過(guò)濾萃取2ICl2 I22Cl(2)B(3)分液漏斗(4)沒(méi)有用石棉網(wǎng)；溫度計(jì)插入液面以下；冷凝管進(jìn)、出水方向顛倒(5)萃取劑沸點(diǎn)較低，I2易升華燒瓶名師點(diǎn)睛：(1)分離懸濁液中離子的方法應(yīng)用過(guò)濾，而從一種溶劑中分離出溶質(zhì)可用蒸發(fā)結(jié)晶、蒸餾和萃??；蒸發(fā)結(jié)晶用于分離固體溶質(zhì)和液體溶劑；蒸餾則用于分離固、液或液、液相溶物；萃取是根據(jù)溶質(zhì)在互不相溶的不同溶劑中溶解性的不同，把溶質(zhì)從一種溶劑中轉(zhuǎn)移到另一種溶劑中。(2)因?yàn)镮2易升華，故從碘的有機(jī)溶液中提取碘時(shí)采用水浴加熱，由于水溫度最高只有100 ，可避免高溫下I2的升華。變式應(yīng)用變式應(yīng)用2某同學(xué)為了驗(yàn)證海帶中含有碘元素，擬進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)完成相關(guān)問(wèn)

18、題。(1)第1步：灼燒。操作是將足量海帶灼燒成灰燼。該過(guò)程中不會(huì)用到的實(shí)驗(yàn)儀器有_(填代號(hào))。A試管 B瓷坩堝C坩堝鉗D鐵三腳架E泥三角F酒精燈G燒杯H量筒(2)第2步：I溶液的獲取。操作是_。(3)第3步：氧化。操作是依次加入合適的試劑。下列氧化劑最好選用_(填代號(hào))。A濃硫酸 B新制氯水 CKMnO4溶液 DH2O2理由是_。(4)第4步：碘單質(zhì)的檢驗(yàn)。操作是取少量第3步的溶液，滴加淀粉溶液，如果溶液顯藍(lán)色，則證明海帶中含有碘元素。解析：(1)先分析灼燒固體物質(zhì)所用的儀器有哪些，然后再選出不會(huì)用到哪些儀器。(2)海帶灼燒后的灰燼中含有可溶性I和難溶固體物質(zhì)。要得到含有I的溶液，須將灰燼充分

19、溶解，并過(guò)濾以除去殘?jiān)?3)濃硫酸、新制氯水、KMnO4溶液、H2O2均能將I氧化為I2。前三者在溶液中引入新的雜質(zhì)，而H2O2的還原產(chǎn)物為H2O，無(wú)其他物質(zhì)生成，所以氧化劑最好選用H2O2。答案：(1)A、G、H(2)將灰燼轉(zhuǎn)移到燒杯中，加適量蒸餾水，用玻璃棒充分?jǐn)嚢?，煮沸，過(guò)濾(3)D雙氧水又稱(chēng)“綠色氧化劑”，其參加氧化還原反應(yīng)時(shí)還原產(chǎn)物為H2O，無(wú)污染且不引入新的雜質(zhì)1(雙選)置換反應(yīng)是金屬冶煉的基本原理之一。下列是通過(guò)置換反應(yīng)得到鐵的是()A單質(zhì)銅與FeCl3溶液混合BCO通過(guò)灼熱的FeOCH2通過(guò)灼熱的Fe3O4D單質(zhì)鋁與Fe2O3的混合物加熱引燃解析：銅與FeCl3溶液反應(yīng)：Cu2FeCl3 2FeCl2CuCl2，不能得到鐵；CO通過(guò)灼熱的FeO：COFeO FeCO2；Fe3O44H2 3Fe4H2O；Fe2O32Al 2FeAl2O3。置換反應(yīng)是一種單質(zhì)和一種化合物反應(yīng)生成另一種單質(zhì)和另一種化合物的反應(yīng)。答案：CD7用鋁熱法從下列金屬氧化物中制取相應(yīng)的金屬各1 mol，消耗鋁的質(zhì)量最多的是()AFe2O3 BV2O5 CMnO2 DCr2O3B